毕业设计（论文）-基于CMM的注塑零件的尺寸和几何误差测量分析

1、南京林业大学本科生毕业设计（论文） 本科毕业设计(论文)题 目: 基于CMM的注塑零件的尺寸及几何 误差测量与分析 学 院： 机械电子工程学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级： 1103015 学 号: 110301505 学生姓名： 指导老师： 职称： 讲师 二一五 年 月 日50基于CMM的注塑零件的尺寸和几何误差测量分析摘 要根据CMM的形状误差测量在工程应用中有着重要的价值。本次设计在利用CMM获取测量数据的基础上，根据国家标准中形状误差的定义和评定标准，充分分析了注塑零件的平面度、垂直度等一些形状误差，然后结合逆向工程技术，对注塑零件的三维重建进行了深入研究。首先，采用三坐标测量机对注塑零件测量零件的尺寸和位置以及分析形状误差，然后利用CATIA画出注塑零件的三维图。最后采用逆向工程技术处理对注塑零件的上表面以及侧面进行阈值分割，并表面重建后生成点云文件。然后，采用CATIA软件对点云文件进行降噪和过滤，获得注塑零件表面的精简点云，并经三角网格化和光顺处理后生成注塑零件模型。结果表明，基于三坐标测量机的零件的形状误差分析更精准、更快速，在工程应用中占有重要的地位。关

2、键词：形状误差，CMM，误差处理，逆向工程，注塑零件Shape Error Measuring and Anglicizing Based on CMM ABSTRACT The form error measurement based on CMM has important value in engineering application. The design on the basis of using the CMM for measuring data, analyzed the injection parts form error fully, according to the national standard of the definition and evaluation criteria of form error, such as，flatness、perpendicularity. And then combined the technology of reverse engineering, studied the 3 d reconstruction of

3、injection molding parts deeply.First of all, Measuring the size and location of the injection molding parts and analyzes the shape error by three coordinates measuring machine，then using CATIA drawing injection parts of three dimensional figure . Finally, the threshold segmentation of injection molding parts on the surface and profile using reverse engineering technology, and involves cloud file after surface reconstruction. And then, Noise reduction and filtering on point cloud files using CATI

4、A software, get smaller point cloud on the surface of the plastic injection parts, and the triangular mesh and smooth after processing to generate model of injection molding parts.The results show that the shape of the parts error analysis is more precise and more quickly based on the three coordinate measuring machine which is very important in the engineering application. Keyword: form error, CMM, error handling, reverse engineering, plastic injection parts目 录摘 要IABSTRACTII目 录III1 绪论11.1 课题的背景

5、11.1.1 几何误差的研究意义11.1.2 三坐标测量机的应用21.1.3 逆向工程的应用与发展21.2 国内外相关研究现状31.2.1 国内研究现状31.2.2 国外研究现状31.3 本文的研究内容与结构41.4 本章小结62 三坐标测量机的介绍72.1 引言72.2 三坐标测量机的基本组成及结构72.2.1 基本组成72.2.2 结构形式72.3 活动桥式测量机的构成及功能82.4 控制系统的功能92.5 测座、测头系统92.6 计算机和测量软件102.7 测量机的工作环境112.8 操纵盒使用说明112.9本章小结123 基于三坐标测量机的注塑零件的测量步骤123.1 引言133.2 注塑零件的介绍133.3 系统启动133.3.1 测量机启动前的准备143.3.2 测量机系统启动143.3.3 测量机系统关闭143.4 进入PC-DMIS测量软件143.5 测头校验153.5.1 测头校验的必要性153.5.2 测头校验的原理153.5.3 测头校验的步骤163.5.4 观查校验结果213.6 特征213.6.1 测量特征213.6.2 构造特征243.7 建立坐标系263.

6、7.1 建立坐标系的重要性263.7.2 建立坐标系的三个步骤273.8 尺寸的测量和形状误差的分析293.8.1 距离293.8.2 平面度的评价333.8.3 平行度的评价343.8.4 垂直度的评价353.9 本章小结364 逆向工程技术364.1 引言374.2 三维激光扫描仪的简介374.3 CATIA的简介384.4 注塑件三维模型重建的步骤404.4.1 获取注塑件点云404.4.2 CATIA曲面三维重建414.5 逆向工程的发展前景434.6 本章小结435 总结与展望445.1 总结455.2 展望45致 谢46参考文献471 绪论1.1 课题的背景随着科学技术的快速发展和生活水平的提高，产品的快速更新节奏，人们对产品的功能要求越来越高，进而对零件各项精度要求也在提高，而且随着生产的快速发展和产品批量的增加，传统的尺寸公差测量已经不能满足产品装备的互换性要求，把形状和位置公差结合起来是必然的选择。CMM是高效率的精密测量仪器，它是顺应生产发展的需要和电子技术的发展而崛起的。目前它广泛应用于机械，仪器，电子，国防和航空工业等各部门。20世纪60年代以来，随着电子工业、

7、航空航天业、机床、机械、汽车等的兴起，各种复杂零件的生产急需先进科学的仪器进行检测，并且随着产品更新节奏的加快，生产率低下，生产成本高，对产品的检测速度需求也提高，三坐标测量机正是集中了上述多种优点，从而在测量领域得到广泛应用，并发挥了其重要性。随之产生的还有逆向工程技术，它利用三维激光扫描仪对零件实体进行扫描，生成零件的点云，并通过相关软件对其进行三维重建，塑造出零件完整的三维模型用于生产，这种技术不仅快速高效而且生产出的产品质量好。逆向工程技术在生产制造中发挥了极大的作用，克服了早期生产中生产率低、成本高等缺陷。1.1.1 几何误差的研究意义形状和位置误差是评定生产零件的重要指标之一,现代坐标测量技术是伴随着现代电子、航天、机械等工业兴起的新的测量技术,基于三坐标测量机测量数据的形状误差评定方法的研究具有十分重要的价值与意义。根据国标GB1183-89的规定，形状误差包括:直线度、平面度、圆度、圆柱度，单一的形状误差测量已经满足不了生产中检测零件的精度要求，而形状误差评定又是位置误差评定的基础，所以必须把形状误差与位置误差结合起来。几何误差的来源主要有两方面:一是由产品制造过程中引

8、起的;二是由产品检测所引起的。无论是什么工件,只有通过对测量的数据进行误差评定才能确定其形位误差是否符合设计的要求，是否满足生产。因此,只有对工件形位误差进行准确评定,才能为产品验收提供依据,而且可以提高零件的加工精度和装配精度。多年来，我国大多数机械加工企业的几何误差检测设备和方法改进不大,并且落后于快速发展的科学技术,这一现象严重制约了我国各工业的发展。因次,研究开发适合产品检测的几何误差测量与分析方法是制造产品的需求,这不仅提高产品质量，而且降低了测量成本、提高了测量效率。几何误差是保证零件实现互换，满足使用性能所提出的一项重要技术要求，是评定产品质量的一项重要指标。1.1.2 三坐标测量机的应用三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，简称CMM）是一种测量零件三维尺寸的精密测量仪器，主要用于检测零件的尺寸、形状和相互位置。三坐标测量机是目前测量工件获得尺寸数据的最有效的方法之一，同时也是国内外应用最广泛的方法之一，优点在于它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并且大大减少了检测的时间，提高效率的同时也提高了精度。三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据和分析形位误差，为操作者提供关于产品生产状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别。将被测物体置于三坐标测量空间，自动进行数据采集，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。 三坐标测量机以通用性强、测量范围大、精度高、效率好、能与柔性制造系统相连接的优点，被称为“测量中心”。三坐标测量机应用相当广泛，主要用于机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型、机器等中小型配件、模具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量，还可用于电子、五金、塑胶等行业中，可以对工件的尺寸、形状和形位公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务。它是一种设计开发、检测、统计分析的现代化的智能工具。1.1.3 逆向工程的应用与发展逆向工程(RE)也称逆向制造,即接受用户的样品,然后迅速、有效地对其进行仿制。一件产品传统的制造过程主要经过设计-加工-检测,产品形成后对其进行检验,检测是整个过程

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